逆相序对电能表计量准确性影响的研究

康文广，朱彬，刘冬，张海丽

(天津市电力公司城西供电分公司，天津300385)

随着国民经济的不断发展，电力客户逐步增多，电能需求量日益增加，计量是否准确不但影响到供电企业的形象和声誉，而且直接关系到供电企业的经济效益。在农村电网中，由于农网大面积改造、线路频繁切改和装表接电等原因，经常会造成三相交流电能表接线出现逆相序。所谓逆相序，是指三相电压、电流相对应接入电能表，而接入电能表电压的次序为UWV、WVU、VUW三种形式，则称此时电能表接线为逆相序［1］。对三相三线制供电线路而言，线路逆相序运行对线路上的单相设备没有影响，对三相旋转设备，一般可通过观察三相交流旋转设备的正反转，改变三相设备的接线，使其正转即可正常使用，但是逆相序会对电能计量的准确性产生一定的影响，本文将重点探讨这方面的内容。

1 逆相序对三元件电能表的影响

(1)三元件电能表采用的是三元件有功电能表原理和跨相90°型无功电能表原理。三元件电能表计量的有功功率为P=Pa+Pb+Pc=Ua Ia cosθa+Ub Ib cosθb+Uc Ic cosθc。可见，三元件有功电能表计量的有功功率仅跟各自的相电压、相电流及它们的夹角有关，与三相相序无关，所以，逆相序不影响三元件有功电能表的正确计量。

(2)跨相90°型无功电能表接线，是指第一元件取A相电流和线电压Ubc，第二元件取B相电流和线电压Uca，第三元件取C相电流和线电压Uab。某元件流过哪相电流，电压就取的是另外两相，即所谓“跨相”之意，并且电压中的超前相接电压线圈的首端［2］，其原理图如图1所示。

(3)正相序时，三元件无功电能表的三个元件反应的无功功率分别为

图1 跨相90°型无功电能表接线原理图

(4)逆相序时，三元件无功电能表的三个元件反应的无功功率分别为

图2 三元件无功电能表正相序相量图

图3 三元件无功电能表逆相序相量图

可见，三元件无功电能表在逆相序时计量的无功功率与正相序时大小相等，方向相反，见图2，图3所示。对于同时可计量正向无功和反向无功的电能表，供电部门是按照正、反向无功电量的绝对值之和计算用户的月平均功率因数的，所以逆相序不影响三元件无功电能表的正确计量。

2 逆相序对二元件电能表的影响

(1)二元件电能表采用的是二元件有功电能表原理和内向角60°型无功电能表原理，见图4所示。正相序时，如图5所示，两元件电能表计量的有功功率为

图4 三相三线两元件有功电能表原理接线图

图5 三元件无功电能表逆相序相量图

逆相序VUW、UWV、WVU时，两元件电能表计量的有功功率分别为

二元件电能表只能适用于中性点对地绝缘系统，一次供电系统中没有接地线，如我国农村35 kV、10 kV配电网，该系统能基本保证IA+IB+IC=0，三相电路对称，可满足Uba=Ubc=Uab，Ia=Ib=Ic，θa=θb=θc，故不论正相序还是逆相序式(8)、(9)、(10)有功功率均为P=P1+P2=U I cosθ，可见，逆相序不影响二元件有功电能表的正确计量

(2)内向角60°型无功电能表，接线原理图如图6所示，其中第一元件取A相电流和线电压，第二元件取C相电流和线电压;为了便于分析，这里设定:正相序时，相位超前120°相位超前120°;逆相序时，U·a相位滞后120°相位滞后120°;不论正、逆相序，电能表的结构决定:相位滞后于60°相位滞后于60°;每组元件ФI磁路损耗角视为0°。则有:

图6 三相三线两元件60°型无功电能表原理接线图

①正相序时，无功电能表两元件反应的驱动力矩为MQ1+MQ2，如图7所示。

当两元件结构相同，三相电路完全对称，令K1=K2=K，θa=θc=θ，则电能表总的驱动力矩为

②逆相序时，如图8所示，无功电能表两元件反应的驱动力矩分别为

图7 两元件60°型无功电度表正相序相量图

图8 两元件60°型无功电度表逆相序相量图

当两元件结构相同，三相电路完全对称，令K1=K2=K，θa=θc=θ，则电能表总驱动力矩为

因为现场负荷一般为阻感负载，故从式(17)可以看出:

可见，二元件无功电能表在逆相序时计量的无功功率与正相序时相比可大、可小、也可以相等，大小仅与电压与电流的夹角有关，所以，在实际工作中应重点关注二元件电能表逆相序问题。当功率因数小于0.5时，无功表转速变慢，少计无功电量，因为《功率因数调整电费办法》中的功率因数是指依据电能表计量的月有功和无功电量计算出月平均功率因数，如式(18)所示，所以这时候计算得出的月平均功率因数会偏大一些，按照功率因数调整电费表也就是惩罚电费会减少，需要追收电费［3］;当功率因数大于0.5时，无功表转速变快，多计无功电量，这时候计算得出的月平均功率因数会偏小一些，也就是惩罚或奖励电费减少，需要退收电费。

式中:WP为有功电能表月积累数(kW·h);WQ为无功电能表月积累数(kvar·h)

表1 以0.90为标准值的功率因数调整电费表

3 结论

逆相序对三元件电能表计量没有影响，对二元件有功电能表计量没有影响，但是对无功电能表计量会产生影响。在实际工作中，对于100 kVA及以上的非居民用电户，其电费组成包括按功率因数调整电费部分，当二元件无功电能表接线为逆相序时，应按照实际的功率因数退、补无功电量，并且按照《功率因数调整电费办法》相关规定进行电费的退、补。

所以，这就要求供电企业在电网改造、装表送电时一定要注意计量装置的相序问题，除了将用电设备接线做调整，使其可以正常使用外，还要及时改正电能计量装置的接线，使其为正相序，保证电能表的准确计量。

［1］电力行业职业技能鉴定指导中心.装表接电［M］.2版.北京:中国电力出版社，2008:87.

［2］吴安岚.电能计量基础及新技术［M］.2版.北京:中国水利水电出版社，2008:123－124.

［3］水利电力部、国家物价局.功率因数调整电费办法［S］.1983:4.